恒压源电路的制作方法

本发明总体上涉及半导体电子器件领域。更具体地，本发明涉及一种恒压源电路，其可以应用在家电电源、电源适配器，功能模组电路供电电源等各种电源应用领域。

背景技术：

随着集成电路生产工艺的发展，电源管理芯片的集成度越来越高、可靠性要求也越来越高，在满足安规、组合波等能源之星要求下，通常电路中必须加入各种有源和无源器件，使得电路能够承受突发脉冲电压和大电流冲击的影响。现有技术中常规的做法是：由四个二极管组成的整流桥作为交流电的输入回路，提供由交流电转换为脉动的直流电，再由滤波电容平滑供后级的ic控制电路工作；在此输入端并联一个压敏电阻，或在整流桥的后级加入高压保护器件。这里的整流桥和ic控制芯片，以及保护器件都是分开焊接在电路板上，这样就势必造成电路板的体积以及成本不能很好的得以控制，影响了整个产品的竞争力以及广泛应用，集成化程度不高，影响了电路的小型化。

因此，如何提供一种集成化程度高、电路体积小、制造成本低且易于控制的小功率稳压电源模块或集成电路成为目前需要研究的课题。

技术实现要素：

为了至少解决在上述背景技术部分所描述的现有技术缺陷，本发明提供了一种多芯片组的集成电路(ic)构建的一种buck小功率电源,其中集成电路(ic)根据需要可以集成4个桥式整流二极管芯片(即总计四个芯片)或一个快恢复续流二极管芯片中的至少一个，以及一个恒压控制芯片，并且通过该集成电路和外围电路的操作连接，向外部提供稳定的输出电压。

在上述发明思想的背景下，本发明在一个方面提供一种恒压源电路，包括：外围电路，其包括串联或并联连接的多个有源或无源器件；集成电路，其具有用于连接所述外围电路的多个引脚，以便通过所述外围电路输出稳定的电压，其中所述集成电路通过封装体封装多个芯片，所述多个芯片在所述封装体内连接，并且通过所述集成电路的一个或多个引脚而连接到所述外围电路，所述多个芯片包括整流二极管芯片和续流二极管芯片中的至少一个芯片和恒压控制芯片，其中所述恒压控制芯片配置用于对所述恒压源电路执行控制以稳定输出电压，所述整流二极管芯片配置成将交流电转换成直流电，并且所述续流二极管芯片与所述外围电路连接，以确保电压输出的稳定性。

在一个实施例中，所述封装体封装有所述整流二极管芯片和恒压控制芯片，所述整流二极管芯片焊接到焊盘上，并提供与外围电路连接的多个引脚。

在另一个实施例中，所述整流二极管芯片的多个引脚包括两个交流输入端，一个共地端和一个高压输出端，其中所述高压输出端连接到外围电路的高压电容，以实现对直流电的滤波。

在一个实施例中，所述多个芯片中还包括金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，其通过焊盘连接并封装在所述封装体内，以实现功率增大的电压输出。

在又一个实施例中，所述恒压控制芯片内部集成有金属氧化物半导体场效应晶体管和电流取样电阻，并且通过封装体向外围电路提供浮地输出端子和一个电压取样比较端子，以实现对输出电压的跳频控制。

在进一步的实施例中，所述浮地输出端子和电压取样比较端子与外围电路的二极管、取样电阻以及退耦电容连接，以实现所需的稳定电压。

在一个实施例中，所述恒压控制芯片内部集成有稳压器，并且通过封装体向外围电路提供输出电压端子，并且通过连接一个电容实现高压自供电。

在另一个实施例中，所述恒压控制芯片包括内建的取样电阻，配置成经电压取样比较端进行电压取样，以实现自恢复的输出过流和输出短路保护。

在又一个实施例中，所述封装体还封装有续流二极管芯片，所述续流二极管芯片与所述外围电路的电感和滤波电容连接，对所述整流二极管芯片转化的直流电执行储能、续流、平滑，以实现恒压输出。

通过上述对本发明的方案及其多个实施例的描述，本领域技术人员可以理解本发明的稳压电源集成电路通过集成整流二极管芯片或续流二极管和恒压控制芯片在一个封装体中，可以形成单独的一个集成电路，克服了现有技术中由于生产工艺上的差异和难度而难以同时将整流二极管芯片、续流二极管和恒压控制芯片集成于单一芯片，使得小型化后的电源模块可更广泛的应用在各种外围器件极简的小功率恒压电源集成电路中，并适用于小家电电源、或功能模组供电电源应用。

附图说明

在所附的权利要求书中具体阐述了本发明的主要特征。通过参考利用到本发明原理的说明性实施例加以阐述的以下详细描述和附图，将会对本发明的特征和优点获得更好的理解。在附图中：

图1是总体上示出根据本发明实施例的恒压源电路的示意电路框图；

图2是示出根据本发明一个实施例的恒压源电路的电路原理图；

图3是示出根据本发明一个实施例的恒压源电路的电路结构图；

图4是示出根据本发明又一个实施例的恒压源电路的电路结构图；

图5是示出根据本发明又一个实施例的恒压源电路的电路结构图；以及

图6是示出根据本发明又一个实施例的恒压源电路的电路结构图。

具体实施方式

本发明针对现有技术的不足，提供了一种全新的可实现的解决方案。特别地，通过灵活的芯片组合集成来满足不同的使用要求。通过下面的描述，本领域技术人员可以理解本发明涉及到多种不同的电源模块(或称电源模块组)实施例。在本公开的教导下，本领域技术人员可以对本发明的示例性电路结构、连接关系进行修改或对某些组件进行替换，而这些修改或替换依然落入本发明由权利要求书所限定的保护范围内。

下面将结合附图来具体地描述本发明的各种实施例。

图1是总体上示出根据本发明实施例的恒压源电路10的示意电路框图。如图1中所示，本发明所提供的恒压源电路10包括：外围电路11，其包括串联或并联连接的多个有源或无源器件。例如，在一个实施例中，本发明的外围电路可以包括一个或多个各种类型的电阻、电容、电感和二极管器件，当与集成电路12的引脚相连接时，可以形成起不同功能作用的电路。例如，通过与外围电路的电感、滤波电容相连接，本发明所使用的续流二极管可以起到对整流后的电压进行储能、续流和平滑的作用，从而确保电压的稳定输出。在另一个实施例中，本发明的外围电路还可以通过其二极管、取样电阻和退耦电容来对设定所需的恒定输出电压。在又一个实施例中，通过外接的电容，本发明的恒压控制芯片还可以实现高压自供电。

进一步，本发明的恒压源电路10还包括集成电路12，其具有用于连接所述外围电路11的多个引脚，以便通过所述外围电路输出稳定的电压，其中所述集成电路通过封装体9封装多个芯片，所述多个芯片在所述封装体内连接，并且通过所述集成电路的一个或多个引脚而连接到所述外围电路。

根据本发明的方案，可以灵活地对封装体(例如塑封体)9的管脚数进行设置。例如其管脚数可以是多个(例如不局限于八个管脚)，并且可以根据需要允许采用其它数量的管脚。另外，根据不同的应用，本发明的封装体内可以设置有多达四或五个独立的铜框架基岛焊盘(pad)以及若干个独立的芯片。

根据本发明的实施例，所述多个芯片可以包括整流二极管芯片(例如应用在整流桥电路中的四个二极管芯片)和续流二极管芯片中的至少一个芯片和恒压控制芯片。在一个实施例中，该恒压控制芯片配置用于对所述恒压源电路执行控制以稳定输出电压，所述整流二极管芯片配置成将交流电转换成直流电，并且所述续流二极管芯片与所述外围电路连接，以确保电压输出的稳定性。

在一个实施例中，所述封装体封装有所述整流二极管芯片和恒压控制芯片时，所述整流二极管芯片焊接到焊盘上，并提供与外围电路连接的多个引脚。在另一个实施例中，所述整流二极管芯片的多个引脚包括两个交流输入端，一个共地端和一个高压输出端，其中所述高压输出端连接到外围电路的高压电容，以实现对直流电的滤波。

在又一个实施例中，所述恒压控制芯片内部集成有金属氧化物半导体场效应晶体管和电流取样电阻，并且通过封装体向外围电路提供浮地输出端子和一个电压取样比较端子，以实现对输出电压的跳频控制。在进一步的实施例中，所述浮地输出端子和电压取样比较端子与外围电路的二极管、取样电阻以及退耦电容连接，以实现所需的稳定电压。

在一个实施例中，所述恒压控制芯片内部集成有稳压器，并且通过封装体向外围电路提供输出电压端子，并且通过连接一个电容实现高压自供电。在另一个实施例中，所述恒压控制芯片包括内建的取样电阻，配置成经电压取样比较端进行电压取样，以实现自恢复的输出过流和输出短路保护。在又一个实施例中，所述封装体还封装有续流二极管芯片，所述续流二极管芯片与所述外围电路的电感和滤波电容连接，对所述整流二极管芯片转化的直流电执行储能、续流、平滑，以实现稳定的电压输出。

通过结合图1对本发明的方案及其多个实施例的描述，本领域技术人员可以理解本发明的稳压电源集成电路通过集成整流二极管芯片或续流二极管和恒压控制芯片在一个封装体中，从而形成单独的一个集成电路，克服了现有技术中由于生产工艺上的差异和难度而难以同时将整流二极管芯片、续流二极管和恒压控制芯片集成于单一芯片。通过这样的方式，本发明小型化后的电源模块可更广泛的应用在各种外围器件极简的小功率恒压电源集成电路中，并适用于家电电源、电源适配器，功能模组电路供电电源等各种电源应用领域。

图2和图3是分别示出根据本发明一个实施例的恒压源电路10的电路原理图和结构图。如图2中所示，根据本发明方案的恒压源电路10包括集成电路12(由虚框示出)，其包括封装体9，该封装体上设置有八个引脚，包括用于输入到整流二极管芯片(1,2,3,4)输入回路的交流输入端(ac1,ac2)，共地端(gnd)、芯片浮地输出端子(go)、高压输出端(hv)、电压取样比较端子(fb)和一个外接的芯片电源(vdd)。

结合图3来看，本发明的集成电路12的封装体9内包括六个芯片，即整流二极管芯片1、2、3和4、恒压控制芯片5(例如可以是恒压buck控制芯片)和续流二极管6。为了将六个芯片封装在封装体9内，图示的方案在封装体9上布置了四个带焊盘的引线框架，并且利用多条金属引线7来连接封装体内的各个芯片。如前所述，图3所示出的方案仅仅是本发明的一个实施例，在其他的方案中，本发明的集成电路或封装体内也可以包括更多或更少的芯片，例如封装体内仅包括恒压控制芯片和整流二极管芯片，而将续流二极管芯片放置在该封装体外。又例如，封装体内仅包括续流二极管芯片和恒压控制芯片，而将整流二极管芯片(例如由四个二极管构成的整流桥电路)放置在集成电路外，充当本发明的外围电路的一部分。

如图3中所示，第一芯片到第四芯片为整流二极管芯片，其焊接到铜框架的焊盘上，并且通过引线键合等工艺实现交流电的整流。另外，该整流二极管芯片1、2、3和4可以提供外接的四个引脚，两个交流输入端(ac1/ac2)，一个共地端(end)，和一个高压输出端(hv)，其中如图中所示，高压输入端(hv)可以接入一个高压电容(c0)，以实现对整流后的直流电的滤波。

所示出的第五个芯片是恒压控制芯片5，其可以通过铜框架焊接或银浆粘接以及多条键合引线实现电路的功能连接。在一个实施例中，其可以内部集成功率金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)和电流取样电阻。在一个实施例中，该金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)也可以与恒压控制芯片5分离，其通过焊盘连接并封装在所述封装体(9)内，以实现功率增大的电压输出。

在一个实施例中，其还提供一个芯片浮地输出端子(go)，一个电压取样比较端子(fb)，以对输出电压进行跳频控制。具体地，当系统输出电压升高时，芯片工作频率降低，而当系统输出电压降低时，芯片工作频率升高，从而稳定输出电压，得到高恒压精度。另外，通过连接外围电路，还可以对恒定输出电压进行控制。例如，在一个示例性的电路实施中，通过外接的二极管(d1)、取样电阻(r1/r2)以及退耦电容(c1)，可以设定一个所需要的恒定输出电压vout。

关于本发明的恒压控制芯片，其可以包括内部的稳压器，并还可以提供一个外接的(vdd)端子，当外接一个电容(c2)充电，可以实现高压自供电。进一步，本发明的恒压控制芯片还可以通过内建的取样电阻，经电压取样比较端子(fb)电压取样，实现自恢复的输出过流、输出短路保护等多重保护功能，以提高系统可靠性。另外，本发明的恒压控制芯片为了消除高压功率管在开启瞬间产生的尖峰造成的干扰，可以内置前沿消隐电路，避免了芯片在功率管开启瞬间产生误动作。

所示出的第六个芯片是续流二极管芯片6，在一个实施例中，当与本发明外围电路的外接电感(l)，滤波电容(c3)连接时，其可以与外接电感和滤波电容构成降压、续流和滤波，组成对脉冲电压的储能、续流、平滑电路，从而获得稳定的电压输出，即降压(buck或buck)恒压输出。另外，如图2和图3中所示，本发明的恒压源电路通过接入一个预设负载(rl)实现了外接负载为0时，稳定地输出电压。

图4是示出根据本发明一个实施例的恒压源电路10的电路结构图。如图4所示，该恒压源电路10包括虚框所示出的外围电路11，集成电路12和续流二极管6。在该图所示出的方案中，整流二极管芯片1、2、3和4与前述的恒压控制芯片5封装或集成于集成电路12中，而续流二极管6在该实施例中并没有并入到集成电路中。从图4中所示的方案可以看出，该集成电路12提供与前面结合图2和图3描述的相同管脚，并且通过与外围电路的连接，可以输出3.3v～18v的恒定电压。通过阅读图4所示出的电路图，本领域技术人员可以理解本发明的外围电路仅仅是示例性地而非限制性地，其可以根据具体电路的要求对外围电路进行相应的调整，以适应不同的应用场景。例如，本领域技术人员既可以采用如图2或3所示出的外围电路来搭建建本发明的恒压源电路，也可以利用图4～6所示出的外围电路进行类似地搭建。

图5是示出根据本发明又一个实施例的恒压源电路10的电路结构图。如图5所示，该恒压源电路10包括虚框所示出的外围电路11，集成电路12和整流二极管桥电路(1,2,3,4)。在该图所示出的方案中，续流二极管6与前述的恒压控制芯片5封装或集成于集成电路12中，而整流二极管芯片1、2、3和4在该实施例中并没有并入到集成电路中。从图5中所示的方案可以看出，该集成电路12提供与前面结合图2和图3相同的管脚，并且通过与外围电路的连接，可以输出3.3v～18v的恒定电压。

图6是示出根据本发明又一个实施例的恒压源电路10的电路结构图。如图6所示，该恒压源电路10包括虚框所示出的外围电路11和集成电路12。在该图所示出的方案中，整流二极管芯片1、2、3和4、续流二极管6和前述的恒压控制芯片5封装或集成于集成电路12。从图6中所示的方案可以看出，该集成电路12提供与前面结合图2和图3相同的管脚，并且通过与外围电路的连接，可以输出3.3v～18v的恒定电压。

在上述的本发明方案中，整流二极管芯片1、2、3和4可以通过焊接到铜框架上和引线键合等工艺来实现桥式整流，而恒压控制芯片5可以通过铜框架焊接或银浆粘接以及多条键合引线实现电路的功能连接。在一个实施例中，恒压控制芯片5可以集成有金属氧化物半导体型场效应管芯片(mosfet)或二者分离布置。通过各种可能的连接方式，本发明的恒电源电路10可以应用于家电电源、电源适配器，功能模组电路供电电源等各种电源应用领域。

通过上述的描述，本领域技术人员可以理解在本发明的上述方案及其不同实施例中，执行交流电到直接流转换的可以是整流二极管芯片，其可以组成整流桥电路以实现高压交流电转化为高压直流电的整流作用，该整流桥电路可以包括至少三个焊盘的铜引线框架和四条键合引线。恒压控制芯片可以集成有控制逻辑电路，采用独立的铜引线框架，从而具有良好的散热和安全的高压隔离效能。

本发明的铜引线框架可以作为集成芯片焊接载体并起到电性连接作用。进一步，本发明的键合引线在引线工艺上可以为超声键合、金丝球焊以及激光焊接，在材质上可以兼容硅铝丝、粗铝线、金线以及铜线。另外，本发明的封装体的管脚数可以是多个(例如不局限于八个管脚)，并且可以根据需要允许采用其它数量的管脚。另外，根据不同的应用，本发明的封装体内可以设置有多达四或五个独立的铜框架基岛焊盘(pad)以及六个独立的芯片。

虽然本说明书已经示出和描述了本发明的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本发明思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本发明的过程中，可以采用对本文所描述的本发明实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本发明的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。